Analyse de l'intégrité du signal et conception de circuits imprimés sur un circuit mixte numérique-analogique à grande vitesse

Dans le processus du système électronique dont la fréquence d'horloge augmente de plus en plus, des problèmes d'intégrité du signal apparaissent progressivement, tels qu'une séquence de synchronisation incorrecte et une réflexion incorrecte des lignes de transmission, influençant gravement le fonctionnement normal du système de circuit. De plus, les traces sur le PCB deviennent si compactes qu'un bruit de diaphonie sera généré et que la transmission du signal obtiendra un mauvais effet. Pour les circuits mixtes numériques-analogiques à grande vitesse, selon la situation pratique du fonctionnement du signal, la conception des circuits imprimés doit être raisonnablement mise en œuvre pour résoudre les problèmes d'intégrité du signal, pour augmenter constamment la qualité de la transmission du signal et pour fournir des sources d'informations importantes pour le développement de différents industries et domaines.

Intégrité du signal des circuits mixtes numériques-analogiques à grande vitesse

L'intégrité du signal fait référence à la qualité des signaux sur les lignes de signal. Pour garantir l'intégrité du signal, certaines exigences doivent être satisfaites, notamment l'assurance de l'intégrité de l'espace et les exigences correspondantes des circuits. Par exemple, l'exigence de niveau bas doit être satisfaite pour une entrée maximisée. De plus, l'intégrité temporelle doit être obtenue et un temps de maintenance minimum des circuits doit être laissé.

• Éléments influençant l'intégrité du signal des circuits

1). Retard

Généralement, la transmission du signal dépend des fils sur la carte PCB et un retard de transmission peut être causé au cours du processus de transmission. Une fois que le retard a lieu sur les signaux transmis, la séquence de synchronisation du système de circuits sera influencée, ce qui affecte davantage l'intégrité des signaux. Le délai de transmission découle de certains éléments, notamment la longueur des câbles et la constante diélectrique du support adjacent.

2). Bruit de réflexion et de diaphonie

Pendant le fonctionnement du système de circuits, si des vias traversants et des problèmes de flexion se produisent sur les réseaux de signaux, un bruit de réflexion sera produit. Et si un couplage électromagnétique a lieu entre les réseaux de circuits et les systèmes de distribution d'énergie, un bruit de diaphonie sera généré de sorte que les signaux seront interférés avec la transmission du signal influencée.

• Problèmes à résoudre pour l'intégrité du signal des circuits

1). Répartition de l'alimentation

Dans le processus de conception de circuits imprimés mixtes numériques-analogiques à grande vitesse, le réseau de distribution d'énergie doit être analysé de la tête aux pieds. Il doit fournir l'alimentation nécessaire aux circuits à faible bruit, contenant VCC et mise à la terre. De plus, il doit offrir un circuit de signal correspondant avec des signaux générés et reçus sur PCB comme objet principal.

2). Problème de diaphonie et application d'EMC

La diaphonie fait référence au couplage de signaux redondants entre les traces, avec des propriétés de capacité et d'inductance. La diaphonie capacitive est un couplage capacitif entre les lignes de signal et une fois que différentes lignes se rapprochent les unes des autres, des problèmes de diaphonie seront générés. La diaphonie inductive est un couplage de signal entre les bobines de transformateurs redondants et des problèmes de diaphonie sont générés sous l'effet de la boucle de courant. Avec l'aide de la CEM (compatibilité électromagnétique), toutes sortes d'appareils et de systèmes électriques peuvent exister dans l'environnement électromagnétique. D'un certain point de vue, les signaux du système de circuit ne seront pas influencés par l'effet de la compatibilité électromagnétique et les performances et fonctions disponibles ne seront pas détruites, ce qui entraînera une quantité massive d'électromagnétisme dans l'environnement environnant, ce qui influence le fonctionnement normal des appareils adjacents.

Conception de circuit imprimé mixte numérique-analogique haute vitesse

Sur la base de la compréhension complète d'EMC, des règles doivent être suivies. Lors de la conception du circuit imprimé, la zone capturée par la boucle de courant doit être aussi petite que possible afin de garantir que les signaux des circuits sont capables de passer en douceur et que l'antenne en boucle à grande échelle peut être évitée. De plus, plusieurs plans de référence ne peuvent pas être appliqués dans le processus de conception, la formation d'antenne dipôle étant évitée au cas où la transmission du signal serait influencée.

• Mise en page et routage

Lors de la disposition des composants, les circuits analogiques et les circuits numériques doivent être isolés les uns des autres. Prenons l'exemple des signaux numériques, le routage est mis en œuvre à l'intérieur des circuits numériques. Par conséquent, les signaux numériques n'entreront pas dans la zone des signaux analogiques au cas où ils interféreraient avec les signaux analogiques et influenceraient la transmission normale des signaux. Le routage manuel est requis si les traces ont une fréquence relativement élevée. Par conséquent, les positions auxquelles les connecteurs d'entrée et de sortie sont placés doivent être remarquées et le routage des circuits analogiques et des circuits numériques doit être bien géré pour éviter une influence mutuelle. Un réseau d'alimentation et de masse à faible impédance doit être appliqué pour éviter une réactance inductive relativement importante subie par les conducteurs de circuits numériques et le couplage capacitif sur les lignes analogiques. De plus, une certaine distance doit être maintenue mutuellement si les circuits numériques ont une fréquence relativement élevée et les lignes analogiques ont une sensibilité relativement forte.

• Lignes électriques et de masse

Dans le processus de conception, les lignes de masse doivent être raisonnablement acheminées et traitées afin d'augmenter les performances des circuits. Lors de l'optimisation de la conception de circuits mixtes numériques-analogiques à grande vitesse, la méthode doit être totalement comprise en termes de circuits de retour à la masse. Si les lignes du plan de masse doivent être divisées, le routage d'espacement doit être croisé. Une connexion à point unique est nécessaire pour connecter la terre divisée et établir un pont de connexion. Sur la base de l'optimisation du routage via le pont de connexion, un chemin de retour de circuit direct doit être disposé sous chaque ligne de signal. Bien sûr, des dispositifs d'isolation optique peuvent être appliqués pour diviser l'espacement des signaux entre les champs. Dans le processus de conception de circuits imprimés, le circuit numérique et le circuit analogique doivent être appliqués de manière globale en accordant une attention particulière au routage du signal du circuit pour traiter efficacement les problèmes pratiques. Les résultats des tests de PCB mixtes numériques-analogiques à grande vitesse doivent être totalement analysés pour optimiser le schéma de conception et la CEM doit être appliquée de manière flexible avec des PCB raisonnablement conçus. De plus, en termes de circuits imprimés à signaux mixtes, une alimentation numérique et analogique indépendante doit être obtenue et la surface de puissance doit être contrôlée à l'aide d'une surface de puissance divisée.

• Traitement des appareils hybrides

De manière générale, les appareils hybrides ont tous une oscillation cristalline et l'intérieur des appareils est composé d'un circuit numérique et d'un circuit analogique. Dans le processus de conception, les broches de DGND et AGND doivent être connectées à la même faible impédance et les fils doivent être aussi courts que possible afin de garantir que tout le DGND est capable de passer. Bien que le courant numérique à l'intérieur du convertisseur pénètre dans le plan de masse analogique, des interférences relativement importantes ne seront pas produites sur les signaux et la transmission normale des informations peut être assurée. Sur cette base, les broches des circuits numériques et analogiques doivent être connectées au plan d'alimentation analogique et être proches du condensateur de dérivation.

Ressources utiles :
• Considérations relatives à la disposition des signaux mixtes
• 3 techniques de routage sur la conception de circuits de signaux à grande vitesse sur circuit imprimé
• Méthode de suppression de la réflexion du signal dans la disposition des circuits imprimés à grande vitesse
• Élevée -Défis de conception de circuits imprimés rapides sur l'intégrité du signal et leurs solutions
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